01
Ocho tics por segundo, gracias a un muelle
Estás viendo un reloj mecánico, apoyado de canto como en un expositor. La caja lleva una esfera, tres agujas y, en el lateral, una corona para darle cuerda. El trabajo de verdad ocurre detrás de la esfera, en la parte que los relojeros llaman el movimiento. No tiene pila ni chip. Todo funciona con un muelle de acero enrollado, una cadena de ruedas pequeñas y una rueda diminuta que oscila de un lado a otro.
El movimiento cumple tres funciones. Primero, almacena energía: al girar la corona, se arma el muelle real. Después, suelta esa energía en pasos pequeños y regulares. De eso se encargan el escape y el volante. Por último, cuenta esos pasos y los muestra como hora con un tren de ruedas y las agujas. La vista Camino de la energía sigue la fuerza desde el muelle hasta el volante, pasando por las ruedas. Cada capítulo de abajo se ocupa de una de estas partes.
Las ruedas de un reloj mecánico avanzan a pequeños pasos. El volante suelta la rueda de escape medio diente cada vez, y el resto del tren la sigue. Cada liberación es una alternancia, un golpe que oyes como tic o tac. Este reloj da 28 800 alternancias por hora: 8 cada segundo, 691 200 al día. El volante va y viene 4 veces por segundo. Cada oscilación completa dura 250 ms y contiene dos alternancias: el tic al pasar por el centro en un sentido y el tac al volver. La línea de tiempo bajo el modelo sigue una oscilación completa.
Las cifras de estos capítulos son las de un movimiento de cuerda manual como el ETA 2801-2, al que se da cuerda girando la corona. Mide 25,6 mm de diámetro y 3,35 mm de grosor, y tiene 17 rubíes. El modelo sigue una disposición de libro de texto del mismo tipo. Además, separa las capas de piezas para que puedas ver cada una. Arrastra el modelo para girarlo y mira el lado de la esfera. A velocidad real, el volante es un borrón: ralentiza la reproducción y míralo oscilar.
02
Cuarenta y dos horas en un muelle de acero
La energía se guarda en el muelle real, una larga lámina de acero enrollada dentro de un tambor llamado barrilete. Al girar la corona, gira también la tija. Unos piñones pequeños pasan el movimiento a la rueda de corona y a la rueda de trinquete, montada en el eje central del barrilete. El eje aprieta más el extremo interior del muelle, mientras el barrilete se queda quieto. Un pequeño trinquete cae entre los dientes de la rueda a medida que pasan, así que el muelle no puede hacer girar el eje hacia atrás.
Estirado, este muelle mide 420 mm de largo, pero solo 0,125 mm de grosor y 1,23 mm de alto. Su fuerza de giro, el par, es de unos 11,3 mN·m con la cuerda completa. Un día después ha bajado a unos 9,1 mN·m, alrededor de un 19 por ciento menos. Por eso, la fuerza que mueve el reloj nunca es del todo constante. Una cuerda completa almacena más o menos un tercio de julio. El reloj gasta esa energía despacio, a un ritmo de unos 2 o 3 microvatios.
Al desenrollarse, el muelle hace girar el barrilete, y los dientes de su borde mueven las ruedas. Con la cuerda completa, este movimiento funciona 42 horas: esa es su reserva de marcha. En el tren del modelo, sacado de un libro de texto, el barrilete da una vuelta cada 8 horas. Así, una cuerda completa equivale a unas cinco vueltas y cuarto del muelle. Arrastra el control hacia el lado sin cuerda: el muelle se abre hacia la pared del barrilete, el par cae y el volante oscila menos.
En un reloj de cuerda manual, el trinquete retiene el muelle. Cuando el muelle está totalmente armado, la corona simplemente deja de girar. Un reloj automático se carga con una masa oscilante que no sabe cuándo parar. Por eso su muelle termina en una brida deslizante, que resbala por la pared del barrilete en vez de forzar el muelle. La versión automática de este movimiento, el ETA 2824-2, mide 4,6 mm de grosor en lugar de 3,35 mm y funciona 38 horas. Dale cuerda completa al modelo para empezar de nuevo.
03
Multiplicar, no reducir
Desde el barrilete, la fuerza recorre una cadena de ruedas llamada tren de rodaje. Cada rueda grande mueve un piñón pequeño en el eje siguiente, de modo que cada etapa gira más rápido que la anterior. El muelle es lento y fuerte, pero el escape necesita un movimiento rápido y ligero. Por eso el tren multiplica la velocidad en vez de reducirla. Al final, el lento avance del barrilete se ha convertido en 12 vueltas por minuto en la rueda de escape.
Los relojeros llaman piñón a un engranaje pequeño que recibe el movimiento. El modelo usa un tren de libro de texto. Los 80 dientes del barrilete mueven un piñón de 10 dientes, lo que multiplica la velocidad por 8. Las etapas siguientes la multiplican por 8, por 7,5 y por 12. Así, la rueda central da una vuelta por hora, la cuarta rueda una por minuto y la rueda de escape 12 por minuto. Cada uno de sus 20 dientes da dos alternancias: 12 × 20 × 2 son 480 alternancias por minuto, o 28 800 por hora.
En esta disposición de libro de texto, la rueda central está en el centro del movimiento y da una vuelta por hora. Por eso lleva el minutero. La cuarta rueda da una vuelta por minuto y lleva el pequeño segundero a las seis. La rueda de escape da en promedio 12 vueltas por minuto, pero está quieta la mayor parte del tiempo. Avanza a saltos cortos de 9°, uno por alternancia. Elige una rueda abajo y la cámara la seguirá.
Los pivotes de las ruedas giran en rubíes. Son cojinetes diminutos de rubí sintético, hechos en fábrica, no piedras preciosas. Un pivote de acero en un rubí tiene mucho menos rozamiento que metal contra metal, y además está lubricado. Este movimiento tiene 17 rubíes. Su hermano automático tiene 25, pero los 8 de más están en el sistema de carga y no aportan nada a la medida del tiempo. Así que más rubíes no significan un reloj mejor. Los puntos ámbar siguen el camino de la energía desde el barrilete hasta el volante.
04
Soltar medio diente cada vez
El muelle empuja la rueda de escape todo el tiempo. Si nada la frenara, giraría sin control en un instante. El áncora la retiene. Dos piedras de rubí en el áncora, las paletas de entrada y de salida, abarcan dos dientes y medio. Entre una alternancia y otra, una de ellas bloquea un diente. Su cara de reposo está inclinada, y esa inclinación se llama tracción. Gracias a ella, la presión del diente tira del áncora hacia dentro y la sujeta contra un pasador de tope. La rueda está bloqueada.
Entonces vuelve el volante. Una clavija de rubí en su plato, el rubí de impulso, entra en la horquilla del áncora. La empuja hasta que la paleta se sale del diente, y la rueda queda desbloqueada. Ahora el diente resbala por el extremo inclinado de la paleta y empuja el áncora, que a su vez empuja la clavija. Ese empujón es el impulso. El diente, con forma de maza, y la paleta tienen cada uno una rampa y se lo reparten. Luego la rueda cae libre hasta que el diente siguiente se bloquea en la otra paleta. La rueda ha girado 9°. Recórrelo paso a paso con los botones de abajo.
La clavija solo toca el áncora durante los 50° de oscilación alrededor del centro, el llamado ángulo de levantamiento. Cuando el volante oscila unos 280° hacia cada lado, ese contacto dura unos 7 ms de cada alternancia de 125 ms. Cerca del 94 por ciento del tiempo, el volante oscila libre, y la tracción mantiene el áncora quieta contra su pasador de tope. Por eso se llama escape libre. Si un golpe intenta mover el áncora cuando la clavija está lejos, un dardo del áncora choca con el plato de seguridad y la detiene.
El tic que oyes no es un solo sonido, sino tres golpes rápidos. Primero, la clavija golpea el áncora. Después, un diente llega a la cara inclinada de una paleta. El tercero es el más fuerte: un diente se bloquea mientras el áncora choca con su pasador de tope. El tac suena igual a la vuelta. Thomas Mudge inventó este escape de áncora en la década de 1750. Desde alrededor de 1900, casi todos los relojes mecánicos lo usan. Arrastra despacio la línea de tiempo por el tic y verás la rueda esperar, saltar y parar.
05
La rueda que decide cuánto dura un segundo
El volante es un anillo de 10,6 mm de diámetro que gira de un lado a otro sobre pivotes de solo 0,08 mm de grosor. Una espiral lo devuelve siempre hacia el centro. El volante se pasa de largo y oscila hacia el otro lado, como un niño en un columpio. Solo dos cosas fijan cuánto dura una oscilación. Una es la llanta: cuánto pesa y a qué distancia del centro está ese peso. La otra es la rigidez de la espiral. Más peso lejos del centro hace la oscilación más lenta, y una espiral más rígida la hace más rápida. Aquí, una oscilación completa dura 250 ms. Christiaan Huygens diseñó una espiral para volante en 1675.
El ángulo que recorre el volante se llama amplitud. Con el reloj cargado, son unos 280° hacia cada lado, es decir, más de una vuelta completa de un extremo a otro. Sellita, que fabrica movimientos con el mismo diseño, admite como máximo 315° con la cuerda completa y como mínimo 200° un día después. Por encima de unos 335°, el rubí de impulso daría la vuelta y golpearía la parte trasera del áncora. El volante guarda unos 12 µJ de energía, y cada alternancia repone solo un pequeño porcentaje.
Para ajustar la marcha, el relojero mueve la raqueta. Sus dos topes diminutos, un pasador y una pequeña llave, abrazan la espira exterior de la espiral. Así fijan cuánto de ella queda libre para flexionarse. Acorta esa longitud útil y el reloj adelanta; alárgala y atrasa. Hasta los cambios pequeños importan: con una espiral solo un 1 por ciento más rígida, el reloj adelantaría unos 7 minutos al día. Mueve ligeramente el control y verás lo poco que hace falta para desviar el reloj varios minutos al día.
El calor, el magnetismo y los golpes alteran el volante. Las espirales de Nivarox apenas cambian con la temperatura. Esta aleación se creó para ellas en la década de 1930. Las espirales de silicio, por su parte, no son magnéticas. Contra los golpes, los rubíes que sujetan los pivotes del volante van en un sistema antichoque. Un muelle deja que el rubí se desplace, el hombro grueso del eje recibe el golpe y el muelle vuelve a centrar el pivote. Incabloc, de principios de la década de 1930, es uno de estos sistemas. En esta familia de movimientos, solo lo llevan las calidades superiores. Las demás usan Etachocs, el sistema propio de ETA.
06
De las alternancias a las horas
Ahora mira el lado de la esfera. Bajo la esfera, un pequeño grupo de ruedas llamado minutería hace que la aguja de las horas dé una vuelta mientras el minutero da doce. En esta disposición de libro de texto, el piñón cañón tiene 10 dientes y mueve la rueda de minutería de 30 dientes. El piñón de 8 dientes de esa rueda mueve a su vez la rueda de horas de 32 dientes. Así, 3 por 4 da 12 a 1. El piñón cañón solo se sujeta por fricción. Por eso, al poner el reloj en hora, las agujas giran y el tren se queda quieto.
La cuarta rueda lleva el pequeño segundero a las seis. Avanza 6° por segundo, no de forma continua, sino en 8 pasos diminutos, uno por alternancia. Son pasos tan pequeños y rápidos que el segundero de un reloj mecánico parece deslizarse. El propio ETA 2801-2 está construido de otra manera. Su rueda de segundos está en el centro del movimiento y mueve un segundero central. El minutero va montado en un tubo a su alrededor.
No todos los relojes dan 8 alternancias por segundo. Antes de la década de 1970, lo habitual eran 18 000 por hora, y hoy son comunes 21 600. Grand Seiko llegó a 36 000 en 1968, y Zenith lo logró con su El Primero en 1969. Una frecuencia más alta mantiene la marcha más estable frente a golpes y cambios de posición. El precio es la energía. Con el mismo volante y la misma amplitud, la energía del volante crece con el cuadrado de la frecuencia. Así, el muelle se agota antes o las piezas se desgastan más. Cambia la frecuencia y compara las cifras de abajo.
¿Qué significa ser preciso? Un cronómetro certificado debe desviarse en promedio entre −4 y +6 segundos al día en las pruebas del COSC. Es uno de los siete criterios que se comprueban en el movimiento desnudo durante 15 días, en 5 posiciones y a 3 temperaturas. El METAS prueba el reloj terminado, incluso después de exponerlo a un campo magnético de 15 000 gauss. Admite de 0 a +5 segundos al día, o de 0 a +6 para un movimiento de este tamaño. Para el cuarzo, el límite del COSC es de unos ±0,07 segundos al día. Aun así, en 2025 Suiza exportó 5,2 millones de relojes mecánicos, que representaron el 86 por ciento del valor de todas sus exportaciones de relojes.